專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用燃料電池進(jìn)行發(fā)電的燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為已有的燃料電池系統(tǒng)，有這樣的記載，即為了能夠經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行，有根據(jù)電力負(fù)荷和熱負(fù)荷的狀況變更運(yùn)行的系統(tǒng)。例如在供應(yīng)電力負(fù)荷需要的電力的情況下，將燃料電池產(chǎn)生該電力需要的成本與電力系統(tǒng)供應(yīng)該電力需要的成本加以比較，判斷是否由燃料電池供應(yīng)電力，以判斷燃料電池運(yùn)行的是非的燃料電池系統(tǒng)(例如日本特開2002-190308號(hào)公報(bào))。
圖17是日本特開2002-190308號(hào)公報(bào)記載的已有的燃料電池系統(tǒng)。在圖17中，燃料生成裝置11使天然氣等原料在含有水蒸氣的氣氛中進(jìn)行改性反應(yīng)生成包含氫的燃料提供給燃料電池13。燃料電池13利用燃料生成裝置11提供的燃料氣體與氧化劑供應(yīng)機(jī)構(gòu)12提供的空氣等氧化劑氣體進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電。所發(fā)生的電力利用電力供應(yīng)機(jī)構(gòu)15提供給電力負(fù)荷14。電度值檢測(cè)機(jī)構(gòu)16檢測(cè)電力負(fù)荷14使用的電力，控制裝置23將檢測(cè)出的電力由燃料電池13發(fā)電提供的情況下的成本與由電力系統(tǒng)提供的情況下的成本加以比較，判斷廉價(jià)的電力供應(yīng)源。如果燃料電池13發(fā)電的情況下比較便宜，電力供應(yīng)機(jī)構(gòu)15就從燃料電池13向電力負(fù)荷14供給電力。
另一方面，燃料電池系統(tǒng)在開始發(fā)電之前必須把包含燃料電池等的各部分的溫度升高到能夠發(fā)電的溫度，因此需要能量。但是在如上所述的已有的燃料電池系統(tǒng)中，存在不考慮啟動(dòng)需要的能量，在啟動(dòng)和停止的次數(shù)多的情況下實(shí)際成本與計(jì)算出的成本的偏差大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種考慮啟動(dòng)所需要的能量，合理地進(jìn)行燃料電池的運(yùn)行的燃料電池系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明1的燃料電池系統(tǒng)，具備燃料電池、檢測(cè)燃料電池系統(tǒng)的供應(yīng)對(duì)象使其發(fā)生的電力負(fù)荷或熱負(fù)荷的負(fù)荷值的負(fù)荷值檢測(cè)機(jī)構(gòu)、存儲(chǔ)所述負(fù)荷值檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)出的所述負(fù)荷值的履歷的負(fù)荷值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、以及根據(jù)所述負(fù)荷值的履歷預(yù)測(cè)今后能發(fā)生的負(fù)荷值，以該預(yù)測(cè)負(fù)荷值作為負(fù)荷值數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的負(fù)荷值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)，根據(jù)所述負(fù)荷值數(shù)據(jù)決定所述燃料電池的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻。借助于此，燃料電池系統(tǒng)能夠預(yù)測(cè)電力供應(yīng)對(duì)象的電力負(fù)荷，決定啟動(dòng)時(shí)刻，因此能夠提供省能、防止地球氣候變暖、在經(jīng)濟(jì)性方面有利的情況下使燃料電池運(yùn)行的燃料電池系統(tǒng)。在這里，燃料電池的啟動(dòng)不僅是燃料電池本身的啟動(dòng)，還包含燃料電池啟動(dòng)所必需的諸設(shè)備、例如燃料生成裝置、氧化劑供應(yīng)機(jī)構(gòu)等的啟動(dòng)。
本發(fā)明2是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即所述負(fù)荷值是所述燃料電池系統(tǒng)的電力供應(yīng)對(duì)象的電力負(fù)荷即電度值，所述負(fù)荷值數(shù)據(jù)是電度值數(shù)據(jù)。
本發(fā)明3是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即還具備計(jì)算消耗于電力供應(yīng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本的計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)規(guī)定的時(shí)段的所述電度值數(shù)據(jù)，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)的情況下和利用電力系統(tǒng)進(jìn)行電力供應(yīng)的情況下的，各所述一次能源的量、所述二氧化碳量、或所述成本，比較所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算值，在利用電力系統(tǒng)進(jìn)行電力供應(yīng)的情況下的計(jì)算值比較大時(shí)，將所述時(shí)段的開始時(shí)刻作為所述啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻決定。
本發(fā)明4和本發(fā)明16是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即所述計(jì)算機(jī)構(gòu)考慮消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)，或進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的，電力供應(yīng)或電力供應(yīng)和熱供應(yīng)中消耗的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。又，本發(fā)明5和本發(fā)明17是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即所述計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)所述燃料電池的溫度，計(jì)算消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。借助于此，能夠預(yù)測(cè)從燃料電池啟動(dòng)到發(fā)電開始為止消耗的一次能源的量等，因此能夠提供進(jìn)行更加正確的運(yùn)行判斷的燃料電池系統(tǒng)。
本發(fā)明6和本發(fā)明18是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即還具備從原料生成含氫燃料的燃料生成裝置，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)考慮消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)、或進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的，電力供應(yīng)中，或電力供應(yīng)和熱供應(yīng)中消耗的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。又，本發(fā)明7和本發(fā)明19是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即所述計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)所述燃料生成裝置的溫度，計(jì)算消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。借助于此，燃料電池系統(tǒng)能夠預(yù)測(cè)包含燃料生成裝置的升熱，從燃料電池的啟動(dòng)到發(fā)電開始所消耗的一次能源，因此能夠提供進(jìn)行更加正確的運(yùn)行判斷的燃料電池系統(tǒng)。
本發(fā)明8和本發(fā)明20是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即還具備輸入機(jī)構(gòu)，利用所述輸入機(jī)構(gòu)，可以從一次能源、二氧化碳、和成本中選擇所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算項(xiàng)目。因此，使用者能夠選擇好并切換燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)作，因此能夠喚起使用者對(duì)節(jié)能、防止地球氣候變暖、以及經(jīng)濟(jì)性方面的關(guān)心。
本發(fā)明9和本發(fā)明21是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即還具備顯示機(jī)構(gòu)，利用所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算值，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)，或進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下，和利用電力系統(tǒng)進(jìn)行電力供應(yīng)，或利用電力系統(tǒng)和外部熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的，一次能源的量、二氧化碳量、和成本中的任一項(xiàng)的差值，所述顯示機(jī)構(gòu)顯示該差值。因此，使用者能夠根據(jù)具體數(shù)字認(rèn)識(shí)節(jié)能、防止地球氣候變暖、或經(jīng)濟(jì)性，因此能夠喚起使用者對(duì)節(jié)能、防止地球氣候變暖、以及經(jīng)濟(jì)性方面的關(guān)心。
本發(fā)明10是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即還具備回收所述燃料電池的廢熱加以貯存的蓄熱機(jī)構(gòu)以及將所述蓄熱機(jī)構(gòu)貯存的熱量向外部供應(yīng)的熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)還根據(jù)所述時(shí)段的所述電度值數(shù)據(jù)，計(jì)算利用所述蓄熱機(jī)構(gòu)回收的熱量、在利用外部熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)供應(yīng)該熱量的情況下在該熱量的供應(yīng)上消耗的一次能源的量、由其發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本，以此計(jì)算利用所述燃料電池供給電力和熱量的情況下以及利用電力系統(tǒng)和外部熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)提供電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的各所述一次能源的量、所述二氧化碳量或所述成本，比較所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算值，在利用電力系統(tǒng)和外部熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的計(jì)算值比較大時(shí)，將所述時(shí)段的開始時(shí)刻作為所述啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻決定。因此，即使是熱電聯(lián)供的燃料電池系統(tǒng)中，也能夠提供燃料電池從啟動(dòng)到停止在節(jié)能、防止地球氣候變暖、經(jīng)濟(jì)的情況下使燃料電池運(yùn)行的燃料電池系統(tǒng)。
本發(fā)明11是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即所述啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻在每一規(guī)定的更新時(shí)間進(jìn)行更新。這樣就可以定期判斷動(dòng)作是否合適，因此能夠提供進(jìn)行根據(jù)可靠的運(yùn)行判斷的燃料電池系統(tǒng)。
本發(fā)明12是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即還具備顯示機(jī)構(gòu)，所述顯示機(jī)構(gòu)顯示所述啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻。這樣，使用者能夠把握燃料電池的啟動(dòng)和停止，因此能夠喚起使用者對(duì)節(jié)能、防止地球氣候變暖、以及經(jīng)濟(jì)性方面的關(guān)心。
本發(fā)明13是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即所述顯示機(jī)構(gòu)顯示過去的運(yùn)行履歷的燃料電池系統(tǒng)。這樣，使用者能夠把握燃料電池的啟動(dòng)和停止，因此能夠喚起使用者對(duì)節(jié)能、防止地球氣候變暖、以及經(jīng)濟(jì)性方面的關(guān)心。
本發(fā)明14是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即還具備回收所述燃料電池的廢熱加以貯存的蓄熱機(jī)構(gòu)、將所述蓄熱機(jī)構(gòu)貯存的熱量向外部供應(yīng)的熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)、以及檢測(cè)所述蓄熱機(jī)構(gòu)的蓄熱量的蓄熱量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述負(fù)荷值是所述燃料電池系統(tǒng)的熱供應(yīng)對(duì)象的熱負(fù)荷即熱量值。因此，即使是熱電聯(lián)供的燃料電池系統(tǒng)跟蹤熱負(fù)荷使燃料電池運(yùn)行的情況下，也能夠提供燃料電池從啟動(dòng)到停止在節(jié)能、防止地球氣候變暖、經(jīng)濟(jì)的情況下使燃料電池運(yùn)行的燃料電池系統(tǒng)。
本發(fā)明15是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即還具備計(jì)算消耗于熱供應(yīng)和電力供應(yīng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本的計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)所述時(shí)段的所述熱量值數(shù)據(jù)，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下和利用電力系統(tǒng)和外部熱供應(yīng)裝置進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的，各所述一次能源的量、所述二氧化碳量、或所述成本，比較所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算值，在利用所述電力系統(tǒng)和外部熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的計(jì)算值比較大時(shí)，將所述時(shí)段的開始時(shí)刻作為所述啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻決定。
本發(fā)明22是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即還具備回收所述燃料電池的廢熱加以貯存的蓄熱機(jī)構(gòu)、將所述蓄熱機(jī)構(gòu)貯存的熱量向外部供應(yīng)的熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)、檢測(cè)所述蓄熱機(jī)構(gòu)的蓄熱量的蓄熱量檢測(cè)機(jī)構(gòu)、以及選擇機(jī)構(gòu)，利用所述選擇機(jī)構(gòu)，從所述燃料電池系統(tǒng)的熱供應(yīng)對(duì)象的熱負(fù)荷即熱量值或所述燃料電池系統(tǒng)的電力供應(yīng)對(duì)象的電力負(fù)荷即電度值，選擇所述負(fù)荷值，通過該選擇從電度值數(shù)據(jù)或熱量值數(shù)據(jù)選擇所述負(fù)荷值數(shù)據(jù)。這樣，可以根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的使用情況選擇跟蹤熱負(fù)荷的運(yùn)行或跟蹤電力負(fù)荷的運(yùn)行。
本發(fā)明23是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即所述負(fù)荷值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)區(qū)別宅中有人和無人而存儲(chǔ)所述負(fù)荷值，利用所述選擇機(jī)構(gòu)可以從根據(jù)宅中有人時(shí)的所述電度值數(shù)據(jù)的決定、根據(jù)宅中無人時(shí)的所述電度值數(shù)據(jù)的決定、根據(jù)宅中有人時(shí)的所述熱量值數(shù)據(jù)的決定、根據(jù)宅中無人時(shí)的所述熱量值數(shù)據(jù)的決定中任意選擇所述燃料電池的啟動(dòng)預(yù)先時(shí)刻的決定。這樣，可以更正確地預(yù)測(cè)電度值和熱量值。
本發(fā)明24是這樣的燃料電池系統(tǒng)，即還具備能夠任意設(shè)定所述燃料電池的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻的運(yùn)行時(shí)刻設(shè)定機(jī)構(gòu)。這樣，可以也考慮使用者的預(yù)定行動(dòng)來設(shè)定燃料電池的啟動(dòng)，因此能夠更正確地使燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行。
本發(fā)明的上述目的、其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)從參照


的下述最佳實(shí)施形態(tài)的詳細(xì)說明中可以了解清楚。

圖1是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的前半部分的流程圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的前半部分的流程圖。
圖12是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。
圖13是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。
圖14是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)9的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。
圖15是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)10的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖16是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)10的燃料電池系統(tǒng)的控制流程前半部分的流程圖。
圖17是已有的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
最佳實(shí)施方式實(shí)施形態(tài)1圖1是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施形態(tài)的燃料電池系統(tǒng)由以下部分構(gòu)成，即從天然氣等原料氣體生成含氫燃料氣體的燃料生成裝置11、供給氧化劑的氧化劑供應(yīng)機(jī)構(gòu)12、利用燃料生成裝置11提供的燃料氣體與氧化劑供應(yīng)機(jī)構(gòu)12提供的空氣等氧化劑氣體進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生電和熱的燃料電池13、將燃料電池13發(fā)生的電力提供給空調(diào)和冰箱等電力負(fù)荷14的電力供應(yīng)機(jī)構(gòu)15、檢測(cè)電力負(fù)荷14使用的電力的電度值檢測(cè)機(jī)構(gòu)16、以及控制燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)作的控制裝置23。
電力供應(yīng)機(jī)構(gòu)15由逆變器、開閉器等構(gòu)成。
控制裝置23具有存儲(chǔ)電度值檢測(cè)機(jī)構(gòu)16的檢測(cè)值的電度值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)17、根據(jù)存儲(chǔ)的電度值履歷預(yù)測(cè)電力負(fù)荷14使用的電度值Wt(t分鐘后的電度值Wt)，存儲(chǔ)由該電度值Wt構(gòu)成的電度值數(shù)據(jù)的電度值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)18、運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19、以及顯示機(jī)構(gòu)42。在這里，燃料電池13的啟動(dòng)不僅需要燃料電池13本身，也包含燃料電池啟動(dòng)需要的諸設(shè)備，例如燃料生成裝置11、氧化劑供應(yīng)機(jī)構(gòu)12等。
運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19根據(jù)電度值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)18存儲(chǔ)的電度值數(shù)據(jù)決定燃料電池的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3，同時(shí)根據(jù)這些時(shí)刻T1、T2、T3使燃料電池13啟動(dòng)、開始發(fā)電和停止工作。
而且，在這里，控制裝置23具備根據(jù)電度值數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，將計(jì)算結(jié)果提供給運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19的計(jì)算機(jī)構(gòu)20、21、22。第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20計(jì)算利用燃料電池13發(fā)電提供電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值的情況下消耗的一次能源的量。第2計(jì)算機(jī)構(gòu)21計(jì)算由電力系統(tǒng)提供電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值的情況下消耗的一次能源的量。第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22計(jì)算使燃料電池13、燃料生成裝置11等燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)消耗的一次能源的量。
又，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19具備定時(shí)器(未圖示)，每到規(guī)定的更新時(shí)間，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19就動(dòng)作，對(duì)啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3進(jìn)行更新。以此判斷是否適合定期動(dòng)作，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更加可靠的燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)作。
顯示機(jī)構(gòu)42顯示運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19設(shè)定的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3。而且，顯示機(jī)構(gòu)42從電度值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)17存儲(chǔ)的電度值的履歷中顯示過去的發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3間、即燃料電池系統(tǒng)發(fā)電產(chǎn)生的電度值履歷。而且，顯示機(jī)構(gòu)42在運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19計(jì)算出下述步驟S14A、S14B或S14C中比較的值之間的差值之后將其計(jì)算結(jié)果加以顯示。以此能夠喚起使用者對(duì)節(jié)省能源、環(huán)境負(fù)擔(dān)、或經(jīng)濟(jì)性的關(guān)心。
控制裝置23由例如微電腦構(gòu)成。而且控制裝置23具有的各機(jī)構(gòu)17～22利用CPU執(zhí)行該微電腦的內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的規(guī)定的程序(以下稱為“時(shí)刻決定程序”)加以實(shí)現(xiàn)。而且在該時(shí)刻決定程序的執(zhí)行中，必要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于例如微電腦內(nèi)部的存儲(chǔ)器中。
下面對(duì)如上所述構(gòu)成的本實(shí)施形態(tài)就燃料電池開始啟動(dòng)之前的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖2和圖3是表示燃料電池系統(tǒng)的控制流程、即時(shí)刻決定程序的內(nèi)容的流程圖。
如圖2所示，在步驟S1中，電度值檢測(cè)機(jī)構(gòu)16持續(xù)檢測(cè)電度值，電度值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)17將該檢測(cè)出的電度值加以存儲(chǔ)。在這里，電度值檢測(cè)機(jī)構(gòu)16每隔1秒鐘進(jìn)行一次電度值檢測(cè)。
在步驟S2中，電度值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)18根據(jù)電度值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)17存儲(chǔ)的電度值的履歷，預(yù)測(cè)今后24小時(shí)內(nèi)電力負(fù)荷14要使用的以1分鐘為單位的電度值Wt，作為電度值數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)。
接著，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19根據(jù)電度值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)18存儲(chǔ)的電度值數(shù)據(jù)選定規(guī)定的值，在這里是選定比燃料電池13的最低發(fā)電量Wmin高的電度值大量分布的時(shí)段。
在這里，在步驟S3，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將當(dāng)前時(shí)刻T0代入時(shí)刻T。
在步驟S4，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19判斷從T到規(guī)定時(shí)間X1(例如30分鐘)后為止的電度值Wt(WT～WT+30為止的30個(gè))的Y1％以上(例如80％，24個(gè)以上)是否為燃料電池系統(tǒng)的最低發(fā)電量Wmin以上。如果判斷為是，就在步驟S5將T假定為啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1。如果判斷為否，就在步驟S6將T起一分鐘以后的時(shí)刻作為T(T＝T+1min)，然后返回步驟S4。
在步驟S7-1，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T上加上啟動(dòng)所需要的時(shí)間Ts(例如60分鐘)，假定為發(fā)電開始的預(yù)定時(shí)刻T2。
在步驟S7-2，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將發(fā)電開始的預(yù)定時(shí)刻T2代入T。
在步驟S7-3，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19判斷從T到規(guī)定時(shí)間X1(例如30分鐘)后為止的電度值Wt(WT～WT+30為止的30個(gè))的Y1％以上(例如80％，24個(gè)以上)是否為燃料電池系統(tǒng)的最低發(fā)電量Wmin以上。如果判斷為是，就進(jìn)入步驟S8。如果判斷為否，就在步驟S7-4將T起(啟動(dòng)所需要的時(shí)間Ts-1分鐘)以前的時(shí)刻作為T，然后返回步驟S4。
在步驟S8，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19判斷從T到規(guī)定時(shí)間X2(例如60分鐘)后為止的電度值Wt(WT～WT+60為止的60個(gè))的Y2％以上(例如80％，48個(gè)以上)是否為燃料電池系統(tǒng)的最低發(fā)電量Wmin以下。如果判斷為是，就在步驟S9將T假定為停止預(yù)定時(shí)刻T3。如果判斷為否，就在步驟S10將T起一分鐘以后的時(shí)刻作為T，然后返回步驟S8。
如上所述進(jìn)行，假定燃料電池的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3之后，進(jìn)入接著圖2的I的圖3的I以后的步驟，考慮消耗的一次能源的量，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3。
在步驟S11A，第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20利用式(1)根據(jù)包含燃料電池13、燃料生成裝置11等的燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電效率EWE計(jì)算在燃料電池13開始發(fā)電供應(yīng)的情況下從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間的每一分鐘的發(fā)電產(chǎn)生電度值Wt需要的原料氣體量QGFCEt。然后，利用式(2A)，根據(jù)每單位原料氣體的一次能源的量AGFCB計(jì)算從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間燃料電池系統(tǒng)發(fā)電提供電力的情況下消耗的一次能源的量AFCEt，以從T2到T3對(duì)AFCEt進(jìn)行累計(jì)的值作為燃料電池發(fā)電的一次能源的量AFCE。
QGFCEt＝Wt/EWE……(1)AFCEt＝QGFCEt·AGFCB……(2A)在步驟S12A，第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22計(jì)算出燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)消耗的一次能源的量，作為燃料電池啟動(dòng)一次能源的量AFCS。而且，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20輸出的燃料電池發(fā)電一次能源的量AFCE和第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22輸出的燃料電池啟動(dòng)一次能源的量AFCS相加作為第1燃料電池一次能源的量AFC1。
在步驟S13A，第2計(jì)算機(jī)構(gòu)21根據(jù)電力系統(tǒng)的每單位電力的一次能源的量AEB，利用式(3A)計(jì)算出電度值數(shù)據(jù)的從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間的每一分鐘電力系統(tǒng)提供電度值Wt的情況下消耗的一次能源的量AEt，以從T2到T3對(duì)AEt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為電力系統(tǒng)一次能源的量AE。
AEt＝Wt·AEB……(3A)在步驟S14，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將第1燃料電池一次能源的量AFC1和電力系統(tǒng)一次能源的量AE加以比較。如果第1燃料電池一次能源的量AFC1小于電力系統(tǒng)一次能源的量AE，則進(jìn)入步驟S15A，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3，在步驟S17A，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1使燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)。另一方面，如果第1燃料電池一次能源的量AFC1大于電力系統(tǒng)一次能源的量AE，則進(jìn)入步驟S16A，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19取消啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的假定，即禁止在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1啟動(dòng)燃料電池，在步驟S18A，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T中代入運(yùn)行停止預(yù)定時(shí)刻T3，從接著圖3的II的圖2的II返回步驟S4，反復(fù)進(jìn)行以后的步驟。
利用上面所述的方法，將燃料電池啟動(dòng)時(shí)消耗的一次能源的量也包括在內(nèi)的燃料電池系統(tǒng)消耗的一次能源的量與電力系統(tǒng)消耗的一次能源的量加以比較，能夠判斷燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行和停止。這樣，即使是在燃料電池系統(tǒng)頻繁反復(fù)進(jìn)行啟動(dòng)和停止的運(yùn)行狀態(tài)下，抑制能源的浪費(fèi)能夠使燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行。
實(shí)施形態(tài)2圖4是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。實(shí)施形態(tài)2形成實(shí)施形態(tài)1的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在二氧化碳(以下省略為CO2)發(fā)生量上進(jìn)行比較，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的結(jié)構(gòu)。也就是第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20對(duì)電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值由燃料電池13發(fā)電提供時(shí)發(fā)生的CO2量進(jìn)行計(jì)算。第2計(jì)算機(jī)構(gòu)21對(duì)電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值由電力系統(tǒng)發(fā)電提供時(shí)發(fā)生的CO2量進(jìn)行計(jì)算。第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22對(duì)燃料電池13、燃料生成裝置11等燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的CO2量進(jìn)行計(jì)算。
因此，實(shí)施形態(tài)2的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和燃料電池系統(tǒng)的控制流程的前半部分的流程圖由于與實(shí)施形態(tài)1的圖1和圖2相同，其說明省略。
以下對(duì)燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分進(jìn)行說明。
如圖4所示，在步驟S11B中，第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20在燃料電池13進(jìn)行發(fā)電和供電的情況下利用式(1)根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電效率EWE計(jì)算從電度值數(shù)據(jù)的發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間的每一分鐘的發(fā)電產(chǎn)生電度值Wt需要的原料氣體量QGFCEt。然后，利用式(2B)，根據(jù)每單位原料氣體的CO2發(fā)生量BGFCB計(jì)算從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間燃料電池系統(tǒng)發(fā)電提供電力的情況下發(fā)生的CO2量BFCEt，以從T2到T3對(duì)BFCFt進(jìn)行累計(jì)的值作為燃料電池發(fā)電的CO2發(fā)生量BFCE。
BFCEt＝QGFCEt·BGFCB……(2B)在步驟S12B，第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22計(jì)算出燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的CO2量，作為燃料電池啟動(dòng)的CO2發(fā)生量BFCS。而且，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20輸出的燃料電池發(fā)電的CO2發(fā)生量BFCE和第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22輸出的燃料電池啟動(dòng)的CO2發(fā)生量BFCS相加作為第1燃料電池CO2發(fā)生量BFC1。
在步驟S13B，第2計(jì)算機(jī)構(gòu)21根據(jù)電力系統(tǒng)的每單位電力的CO2發(fā)生量BEB，利用式(3B)計(jì)算出電度值數(shù)據(jù)的從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間的每一分鐘電力系統(tǒng)提供電度值Wt的情況下發(fā)生的CO2量BEt，以從T2到T3對(duì)BEt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為電力系統(tǒng)的CO2發(fā)生量BE。
BEt＝Wt·BEB……(3B)在步驟S14B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將第1燃料電池的CO2發(fā)生量BFC1和電力系統(tǒng)的CO2發(fā)生量BE加以比較。如果第1燃料電池的CO2發(fā)生量BFC1小于電力系統(tǒng)CO2發(fā)生量BE，則進(jìn)入步驟S15B，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3，在步驟S17B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1使燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)。另一方面，如果第1燃料電池的CO2發(fā)生量BFC1大于電力系統(tǒng)CO2發(fā)生量BE，則進(jìn)入步驟S16B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19取消啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的假定，即禁止在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1啟動(dòng)燃料電池，在步驟S18B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T中代入運(yùn)行停止預(yù)定時(shí)刻T3，從接著圖3的II的圖2的II返回步驟S4，反復(fù)進(jìn)行以后的步驟。
利用上面所述的方法，將燃料電池啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的CO2量也包括在內(nèi)的燃料電池系統(tǒng)中發(fā)生的CO2量與電力系統(tǒng)中發(fā)生的CO2量加以比較，能夠判斷燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行和停止。這樣，即使是在燃料電池系統(tǒng)頻繁反復(fù)進(jìn)行啟動(dòng)和停止的運(yùn)行狀態(tài)下，也能夠在燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)抑制CO2的發(fā)生，進(jìn)而對(duì)防止地球變暖作出貢獻(xiàn)。
實(shí)施形態(tài)3圖5是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。實(shí)施形態(tài)3形成實(shí)施形態(tài)1的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在成本上進(jìn)行比較，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的結(jié)構(gòu)。也就是第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20對(duì)電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值由燃料電池13發(fā)電提供時(shí)發(fā)生的成本進(jìn)行計(jì)算。第2計(jì)算機(jī)構(gòu)21對(duì)電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值由電力系統(tǒng)發(fā)電提供時(shí)發(fā)生的成本進(jìn)行計(jì)算。第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22對(duì)燃料電池13、燃料生成裝置11等燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的成本進(jìn)行計(jì)算。
因此，實(shí)施形態(tài)3的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和燃料電池系統(tǒng)的控制流程的前半部分的流程圖由于與實(shí)施形態(tài)1的圖1和圖2相同，其說明省略。
以下對(duì)燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分進(jìn)行說明。
如圖5所示，在步驟S11C中，第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20在燃料電池13進(jìn)行發(fā)電和供電的情況下利用式(1)根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電效率EWE計(jì)算從電度值數(shù)據(jù)的發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間的每一分鐘的發(fā)電產(chǎn)生電度值Wt需要的原料氣體量QGFCEt。然后，利用式(2C)，根據(jù)原料氣體的計(jì)量?jī)r(jià)格CGFCB計(jì)算從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間燃料電池系統(tǒng)發(fā)電提供電力的情況下發(fā)生的成本CFCEt，以從T2到T3對(duì)CFCEt進(jìn)行累計(jì)的值作為燃料電池發(fā)電的成本CFCE。
CFCEt＝QGFCEt·CGFCB……(2C)在步驟S12C，第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22計(jì)算出燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的成本，作為燃料電池啟動(dòng)成本CFCS。而且，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20輸出的燃料電池成本CFCE和第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22輸出的燃料電池啟動(dòng)成本CFCS相加作為第1燃料電池成本CFC1。
在步驟S13C，第2計(jì)算機(jī)構(gòu)21根據(jù)電力系統(tǒng)的電表計(jì)量?jī)r(jià)格CEB，利用式(3C)計(jì)算出電度值數(shù)據(jù)的從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間的每一分鐘電力系統(tǒng)提供電度值Wt的情況下發(fā)生的成本CEt，以從T2到T3對(duì)CEt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為電力系統(tǒng)的成本CE。
CEt＝Wt·CEB……(3C)在步驟S14C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將第1燃料電池的成本CFC1和電力系統(tǒng)的成本CE加以比較。如果第1燃料電池的成本CFC1小于電力系統(tǒng)成本CE，則進(jìn)入步驟S15C，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3，在步驟S17C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1使燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)。另一方面，如果第1燃料電池的成本CFC1大于電力系統(tǒng)成本CE，則進(jìn)入步驟S16C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19取消啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的假定，即禁止在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1啟動(dòng)燃料電池，在步驟S18C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T中代入運(yùn)行停止預(yù)定時(shí)刻T3，從接著圖3的II的圖2的II返回步驟S4，反復(fù)進(jìn)行以后的步驟。
利用上面所述的方法，將把燃料電池啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的成本也考慮在內(nèi)的燃料電池系統(tǒng)的成本與電力系統(tǒng)的成本加以比較，能夠判斷燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行和停止。這樣，即使是在燃料電池系統(tǒng)頻繁反復(fù)進(jìn)行啟動(dòng)和停止的運(yùn)行狀態(tài)下，也能夠使燃料電池系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。
又，控制裝置23具備切換開關(guān)、鍵盤、鼠標(biāo)等輸入機(jī)構(gòu)(未圖示)、實(shí)施形態(tài)1～實(shí)施形態(tài)3的各第1～第3計(jì)算機(jī)構(gòu)、運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19、以及顯示機(jī)構(gòu)42，只要能夠利用輸入機(jī)構(gòu)選擇實(shí)施形態(tài)1～實(shí)施形態(tài)3即可。借助于此，能夠根據(jù)使用者的選擇切換燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)作。
實(shí)施形態(tài)4圖6是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。對(duì)與實(shí)施形態(tài)1相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)以相同的符號(hào)并省略其說明。
本實(shí)施形態(tài)中的燃料電池系統(tǒng)，在圖1的燃料電池系統(tǒng)上增加將燃料電池13維持于規(guī)定的溫度的冷卻水循環(huán)用的冷卻水路徑24、使冷卻水通往冷卻水路徑24的冷卻水泵25、蓄熱機(jī)構(gòu)27、使冷卻水從燃料電池13回收的熱傳遞到貯存的熱水中的熱交換器26、利用貯存的熱水從燃料電池13回收熱作為溫水貯存于蓄熱機(jī)構(gòu)27的貯存熱水路徑28、使貯存熱水流向貯存熱水路徑28的貯存熱水泵29、以及從蓄熱機(jī)構(gòu)27向熱水提供設(shè)備和暖氣設(shè)備等熱負(fù)載30供應(yīng)的熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)31。
控制裝置23還具備根據(jù)電度值數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果提供給控制機(jī)構(gòu)19的第4計(jì)算機(jī)構(gòu)36。
第4計(jì)算機(jī)構(gòu)36根據(jù)電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定時(shí)段的電度值，計(jì)算將與燃料電池系統(tǒng)中回收的熱量相當(dāng)?shù)臒崃刻峁┙o熱供應(yīng)系統(tǒng)35的情況下，消耗的一次能源的量。在這里，熱供應(yīng)系統(tǒng)35利用蒸汽管道和燃?xì)鉄崴鞯韧獠繜峁?yīng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
下面對(duì)如上所述構(gòu)成的實(shí)施形態(tài)4說明燃料電池啟動(dòng)開始之前的動(dòng)作。圖7是燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。實(shí)施形態(tài)4的燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)作，其步驟111A以前的動(dòng)作與在步驟S10之前的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的流程圖、即實(shí)施形態(tài)1的圖2相同，因此省略其說明。
下面對(duì)燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分進(jìn)行說明。
在圖2的步驟S10以前，在假定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3之后，進(jìn)入接著圖2的I的圖7的I以后的步驟，考慮消耗的一次能源的量決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3。
從步驟S111A到S113A與實(shí)施形態(tài)1、即圖3的步驟S11A～S13A相同，省略其說明。
在步驟S114A，第4計(jì)算機(jī)構(gòu)36在燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電和供電的情況下利用式(4)根據(jù)熱回收效率EWE計(jì)算從電度值數(shù)據(jù)的發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間的每一分鐘的發(fā)電產(chǎn)生電度值Wt進(jìn)行供電時(shí)隨著發(fā)電回收的熱量HFCt。
HFCt＝Wt/EWE·EWH……(4)在步驟S115A中，第4計(jì)算機(jī)構(gòu)36根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)的熱效率EH，利用式(5)計(jì)算出熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供回收熱量HFCt的情況下所需要的熱供應(yīng)系統(tǒng)熱量QGHt。在這里，熱供應(yīng)系統(tǒng)熱量QGHt用城市煤氣提供的情況下作為城市煤氣量計(jì)算，在蒸汽供熱的情況下作為蒸汽量計(jì)算出。然后，根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)35的每單位熱量的一次能源的量AGHB，利用式(6A)計(jì)算出熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供HFCt的情況下所消耗的一次能源的量AHt，以從T2到T3對(duì)AHt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為熱供應(yīng)系統(tǒng)一次能源的量AH。
QGHt＝HFCt/EE……(5)AHt＝QGHt·AGHB……(6A)在步驟S16A，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將電力系統(tǒng)一次能源的量AE與熱供應(yīng)系統(tǒng)一次能源的量AH之和與第1燃料電池一次能源的量AFC1加以比較。如果AFC1小于AE+AH，則進(jìn)入步驟S117A，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3，在步驟S119A，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1使燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)。另一方面，如果AFC1大于AE+AH，則進(jìn)入步驟S120A，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19取消啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的假定，即禁止在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1啟動(dòng)燃料電池，在步驟S120A，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T中代入運(yùn)行停止預(yù)定時(shí)刻T3，從接著圖7的II的圖2的II返回步驟S4，反復(fù)進(jìn)行以后的步驟。
利用本實(shí)施形態(tài)的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作，回收伴隨燃料電池系統(tǒng)發(fā)電產(chǎn)生的熱時(shí)，能夠得到實(shí)施形態(tài)1所述的效果，同時(shí)也能夠反映出通過提供回收的熱減少熱供應(yīng)系統(tǒng)消耗的一次能源的量，能夠在燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)抑制能源的浪費(fèi)。
實(shí)施形態(tài)5圖8是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。實(shí)施形態(tài)5形成由實(shí)施形態(tài)4的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19對(duì)CO2的發(fā)生量進(jìn)行比較，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的結(jié)構(gòu)。也就是第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20計(jì)算燃料電池13發(fā)電產(chǎn)生并提供電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值的情況下的CO2量。第2計(jì)算機(jī)構(gòu)21計(jì)算電力系統(tǒng)提供電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值的情況下的CO2量。第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22計(jì)算燃料電池13、燃料生成裝置11等燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的CO2量。第4計(jì)算機(jī)構(gòu)36計(jì)算熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供相應(yīng)于電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值在燃料電池系統(tǒng)中回收的熱量在由熱供應(yīng)系統(tǒng)提供的情況下發(fā)生的CO2量。
從而，實(shí)施形態(tài)5的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和表示燃料電池系統(tǒng)的控制流程的前半部分的流程圖與實(shí)施形態(tài)4的圖6和實(shí)施形態(tài)1的圖2相同，因此省略其說明。
下面對(duì)燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分進(jìn)行說明。
在圖2的步驟S10以前，在假定燃料電池的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3之后，進(jìn)入接著圖2的I的圖8的I以后的步驟，考慮發(fā)生的CO2量決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3。
從步驟S111B到S113B與實(shí)施形態(tài)2、即圖4的步驟S11B～S13B相同，省略其說明。
步驟S114B與實(shí)施形態(tài)4、即圖7的步驟S1114A相同，省略其說明。
在步驟S115B，第4計(jì)算機(jī)構(gòu)36利用式(5)根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)的熱效率EH計(jì)算在熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供回收熱量的情況下需要的熱供應(yīng)系統(tǒng)的熱量QGHt。然后根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)35的每單位熱量的CO2發(fā)生量BGHB，利用式(6B)計(jì)算熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供HFCt的情況下發(fā)生的CO2量BHt，以從T2到T3對(duì)BHt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為熱供應(yīng)系統(tǒng)CO2的發(fā)生量BH。
BHt＝QGHt·BGHB……(6B)在步驟S116B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將電力系統(tǒng)CO2發(fā)生量BE與熱供應(yīng)系統(tǒng)CO2發(fā)生量BH之和同第1燃料電池的CO2發(fā)生量BFC1加以比較。如果BFC1小于BE+BH，則進(jìn)入步驟S117B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3，在步驟S119B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1使燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)。另一方面，如果BFC1大于BE+BH，則進(jìn)入步驟S120B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19取消啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的假定，即禁止在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1啟動(dòng)燃料電池，在步驟S120B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T中代入運(yùn)行停止預(yù)定時(shí)刻T3，從接著圖8的II的圖2的II返回步驟S4，反復(fù)進(jìn)行以后的步驟。
利用本實(shí)施形態(tài)的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作，回收伴隨燃料電池系統(tǒng)發(fā)電產(chǎn)生的熱使用時(shí)，能夠得到實(shí)施形態(tài)2所述的效果，同時(shí)也能夠反映出通過提供回收的熱減少熱供應(yīng)系統(tǒng)的CO2發(fā)生量，進(jìn)而能夠在燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì)防止地球溫室化作出貢獻(xiàn)。
實(shí)施形態(tài)6圖9是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。實(shí)施形態(tài)6形成由實(shí)施形態(tài)4的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19對(duì)成本進(jìn)行比較，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的結(jié)構(gòu)。也就是第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20計(jì)算燃料電池13發(fā)電產(chǎn)生并提供電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值的情況下的成本。第2計(jì)算機(jī)構(gòu)21計(jì)算電力系統(tǒng)提供電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值的情況下的成本。第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22計(jì)算燃料電池13、燃料生成裝置11等燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生成本。第4計(jì)算機(jī)構(gòu)36計(jì)算熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供相應(yīng)于電度值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的電度值在燃料電池系統(tǒng)中回收的熱量在由熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供的情況下發(fā)生成本。
因而，實(shí)施形態(tài)6的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和表示燃料電池系統(tǒng)的控制流程的前半部分的流程圖與實(shí)施形態(tài)4的圖6和實(shí)施形態(tài)1的圖2相同，因此省略其說明。
下面對(duì)燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分進(jìn)行說明。
在圖2的步驟S10以前，在假定燃料電池啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3之后，進(jìn)入接著圖2的I的圖9的I以后的步驟，考慮消耗的成本決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3。
從步驟S111C到S113C與實(shí)施形態(tài)3、即圖5的步驟S11C～S13C相同，省略其說明。
步驟S114C與實(shí)施形態(tài)4、即圖7的步驟S1114A相同，省略其說明。
在步驟S115C，第4計(jì)算機(jī)構(gòu)36利用式(5)根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)的熱效率EH計(jì)算在熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供回收熱量HFCt的情況下需要的熱供應(yīng)系統(tǒng)的熱量QGHt。然后根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)(35)的每單位熱量的計(jì)量收費(fèi)CGHB，利用式(6C)計(jì)算熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供HFCt的情況下發(fā)生的成本CHt，以從T2到T3對(duì)CHt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為熱供應(yīng)系統(tǒng)的成本CH。
CHt＝QGHt·CGHB……(6C)在步驟S116C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將電力系統(tǒng)的成本CE與熱供應(yīng)系統(tǒng)的成本CH之和同第1燃料電池的成本CFC1加以比較。如果CFC1小于CE+CH，則進(jìn)入步驟S117C，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3，在步驟S119C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1使燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)。另一方面，如果CFC1大于CE+CH，則進(jìn)入步驟S120C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19取消啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的假定，即禁止在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1啟動(dòng)燃料電池，在步驟S120C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T中代入運(yùn)行停止預(yù)定時(shí)刻T3，從接著圖9的II的圖2的II返回步驟S4，反復(fù)進(jìn)行以后的步驟。
利用本實(shí)施形態(tài)的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作，回收伴隨燃料電池系統(tǒng)發(fā)電產(chǎn)生的熱使用時(shí)，能夠得到實(shí)施形態(tài)3所述的效果，同時(shí)也能夠反映出通過提供回收的熱減少熱供應(yīng)系統(tǒng)的成本，能夠使燃料電池系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。
實(shí)施形態(tài)7圖10是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。對(duì)于與實(shí)施形態(tài)4相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)以相同的符號(hào)并且省略其說明。
本實(shí)施形態(tài)的燃料電池系統(tǒng)以檢測(cè)在熱負(fù)荷30中使用的熱量的熱量值檢測(cè)機(jī)構(gòu)32代替圖6的燃料電池系統(tǒng)的電度值檢測(cè)機(jī)構(gòu)16。而且還具備檢測(cè)蓄熱機(jī)構(gòu)27中貯存的熱量的蓄熱量檢測(cè)機(jī)構(gòu)39。
控制裝置23以存儲(chǔ)熱量值檢測(cè)機(jī)構(gòu)32的檢測(cè)值的熱量值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)33和根據(jù)存儲(chǔ)的熱量值的履歷預(yù)測(cè)熱負(fù)荷30所使用的熱量值Ht(t分鐘后的熱量值Ht)，存儲(chǔ)由該熱量值Ht構(gòu)成的熱量值數(shù)據(jù)的熱量值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)34，代替電度值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)17和電度值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)18。而且具備根據(jù)熱量值數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果提供給運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19的第1～第5計(jì)算機(jī)構(gòu)20、21、22、36、40。
第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20計(jì)算由燃料電池13向蓄熱機(jī)構(gòu)27提供熱量值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的熱量值的情況下消耗的一次能源的量。第2計(jì)算機(jī)構(gòu)21計(jì)算燃料電池13提供熱量值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的熱量值的情況下對(duì)電力負(fù)荷14提供的電力量，并計(jì)算由電力系統(tǒng)提供該電力量的情況下消耗的一次能源的量。第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22計(jì)算燃料電池13、燃料生成裝置11等燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)消耗的一次能源的量。第4計(jì)算機(jī)構(gòu)36計(jì)算由熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供熱量值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的熱量值的情況下消耗的一次能源的量。第5計(jì)算機(jī)構(gòu)40根據(jù)蓄熱量檢測(cè)機(jī)構(gòu)39的檢測(cè)值計(jì)算取得的蓄熱機(jī)構(gòu)27的蓄熱量，根據(jù)熱量值數(shù)據(jù)等計(jì)算蓄熱機(jī)構(gòu)27的蓄熱收支的預(yù)測(cè)值。
下面就如上所述構(gòu)成的本實(shí)施形態(tài)說明其燃料電池啟動(dòng)之前的動(dòng)作。圖11和圖12是表示燃料電池的控制流程的流程圖。在圖11中，步驟S202中熱量值檢測(cè)機(jī)構(gòu)32持續(xù)對(duì)熱量值進(jìn)行檢測(cè)，熱量值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)33存儲(chǔ)該檢測(cè)出的熱量值。在這里，熱量值檢測(cè)機(jī)構(gòu)32每間隔一秒鐘進(jìn)行一次熱量值檢測(cè)。
在步驟S204，熱量值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)34根據(jù)熱量值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)33存儲(chǔ)的熱量值履歷，預(yù)測(cè)今后24小時(shí)在熱負(fù)荷30可能使用的1分鐘為單位的熱量值Ht，將其作為熱量值數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)。
接著，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19根據(jù)熱量值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)34存儲(chǔ)的熱量值數(shù)據(jù)，將蓄熱機(jī)構(gòu)27的蓄熱量減少的時(shí)刻假定為啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1。
在這里，在步驟S205，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T中代入當(dāng)前時(shí)刻T0。
在步驟S206，第5計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)蓄熱量檢測(cè)機(jī)構(gòu)39的檢測(cè)值計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻T0的蓄熱量GST0。然后將蓄熱量GST0代入時(shí)刻T的蓄熱量GSt。
在步驟S207，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19判斷從熱量值數(shù)據(jù)的當(dāng)前時(shí)刻T0到時(shí)刻T間熱量值Ht的累加值HT是否為蓄熱量GSt的Y1％以上(例如80％以上)。如果判斷為是，就進(jìn)入步驟S208。將T假定為啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1。如果判斷為否，就進(jìn)入步驟S209。將T起一分鐘以后的時(shí)刻作為T(T＝T+1min)，然后返回步驟S207。
在步驟S210，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T上加上啟動(dòng)所需要的時(shí)間Ts(例如60分鐘)，假定為發(fā)電開始的預(yù)定時(shí)刻T2。
接著，根據(jù)熱量值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)34存儲(chǔ)的熱量值數(shù)據(jù)，將蓄熱機(jī)構(gòu)27的蓄熱量十分豐富的時(shí)刻假定為停止預(yù)定時(shí)刻T3。
在這里，在步驟S211，第5計(jì)算機(jī)構(gòu)40對(duì)從啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1到發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2間的熱量值數(shù)據(jù)的熱量值Ht進(jìn)行累加，計(jì)算出啟動(dòng)時(shí)的熱量值HT1，將GSt減去HT及HT1的差值代入GSt。
在步驟S212，第5計(jì)算機(jī)構(gòu)40在時(shí)刻T，將從燃料電池回收的熱回收量HRt與蓄熱量GSt相加，再減去時(shí)刻T的熱量值數(shù)據(jù)的熱量Ht，計(jì)算出蓄熱量GSt。
在步驟S213，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19判斷在時(shí)刻T蓄熱量GSt是否大于蓄熱機(jī)構(gòu)27的最大蓄熱量GSmax。如果判斷為是，在步驟S214，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19就將T假定為停止預(yù)定時(shí)刻T3。如果判斷為否，就在步驟S215將T起1分鐘后的時(shí)刻作為T，然后返回步驟S212。
如上所述假定燃料電池的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3之后，進(jìn)入接著圖11的V的圖12的V以后的步驟，考慮消耗的一次能源的量，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3。
在步驟S216A，第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20利用式(7)根據(jù)包含燃料電池13、燃料生成裝置11等的燃料電池系統(tǒng)的熱回收效率EWH計(jì)算在燃料電池13發(fā)電供應(yīng)的情況下熱量值數(shù)據(jù)的，從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間的每一分鐘的熱量值Ht的發(fā)電需要的原料氣體量QGFCHt。然后，利用式(8A)，根據(jù)每單位原料氣體的一次能源的量AGFCB計(jì)算從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間燃料電池系統(tǒng)發(fā)電提供電力和供熱的情況下消耗的一次能源的量AFCHt，以從T2到T3對(duì)AFCHt進(jìn)行累計(jì)的值作為燃料電池發(fā)電的一次能源的量AFCH。
QGFCHt＝Ht/EWH……(7)AFCHt＝QGFCHt·AGFCB……(8A)在步驟S217A，第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22計(jì)算出燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)消耗的一次能源的量，作為燃料電池啟動(dòng)一次能源的量AFCS。而且，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20輸出的燃料電池發(fā)電一次能源的量AFCH和第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22輸出的燃料電池啟動(dòng)一次能源的量AFCS相加作為第2燃料電池一次能源的量AFC2。
在步驟S218A，第4計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)的熱效率EH，利用式(9)計(jì)算熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供熱量值Ht的情況下需要的熱供應(yīng)系統(tǒng)熱量QGHt。然后，根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)的每單位熱量的一次能源的量AGHB，利用式(10A)計(jì)算熱供應(yīng)系統(tǒng)35供應(yīng)Ht的情況下消耗的一次能源的量AHt，以從T2到T3對(duì)AHt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為熱供應(yīng)系統(tǒng)一次能源的量AH。
QGHt＝Ht/EH……(9)AHt＝QGHt·AGHB……(10A)在步驟S219A，第2計(jì)算機(jī)構(gòu)20根據(jù)發(fā)電效率EWE利用式(11)計(jì)算電力系統(tǒng)發(fā)電并提供電度值數(shù)據(jù)的從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間的每一分鐘的熱量值Ht的情況下發(fā)生的電度值WFCt，利用式(12A)計(jì)算電力系統(tǒng)提供WFCt的情況下的一次能源的量AEt，以從T2到T3對(duì)AEt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為電力系統(tǒng)一次能源的量AE。
WFCt＝Ht/EWH·EWE……(11)AEt＝WFCt·AEB……(12A)在步驟S220，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將電力系統(tǒng)一次能源的量AE與熱供應(yīng)系統(tǒng)一次能源的量AH之和，同第2燃料電池一次能源的量AFC2加以比較。如果AFC2小于AE+AH，則進(jìn)入步驟S221A，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3，在步驟S223A，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1使燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)。另一方面，如果AFC2大于AE+AH，則進(jìn)入步驟S222，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19取消啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的假定，即禁止在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1啟動(dòng)燃料電池，在步驟S224，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T中代入運(yùn)行停止預(yù)定時(shí)刻T3，從接著圖12的VI的圖11的VI返回步驟S207，反復(fù)進(jìn)行以后的步驟。
利用本實(shí)施形態(tài)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作，在熱電聯(lián)供的燃料電池系統(tǒng)的熱跟蹤運(yùn)行時(shí)，能夠反映被減少的電力系統(tǒng)的一次能源的量，能夠在抑制能源浪費(fèi)的情況下使燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行。
又，燃料電池系統(tǒng)也可以形成兼?zhèn)鋵?shí)施形態(tài)7的結(jié)構(gòu)和實(shí)施形態(tài)4的結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，可以在控制裝置23設(shè)置能夠選擇實(shí)施形態(tài)7或?qū)嵤┬螒B(tài)4的選擇開關(guān)(未圖示)。采用這樣的結(jié)構(gòu)，則能夠根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的使用情況選擇熱負(fù)荷跟蹤運(yùn)行或電力負(fù)荷跟蹤運(yùn)行。
還有，在電度值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)17和熱量值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)33存儲(chǔ)電度值和熱量值時(shí)，如果區(qū)別有人在和沒有人在的情況進(jìn)行存儲(chǔ)，則電度值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)18和熱量值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)34可以根據(jù)有人在和沒有人在的選擇，形成電度值數(shù)據(jù)和熱量值數(shù)據(jù)。具體地說，在控制裝置23上設(shè)置選擇機(jī)構(gòu)，形成使用者可以選擇有人在和沒有人在，以此區(qū)別有人在和沒有人在電度值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)17和熱量值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)33存儲(chǔ)電度值和熱量值的結(jié)構(gòu)。借助于此，能夠更加正確地預(yù)測(cè)電度值和熱量值。
還有，也可以在控制裝置23上設(shè)置運(yùn)行時(shí)刻輸入機(jī)構(gòu)(未圖示)，形成使用者能夠任意設(shè)定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的結(jié)構(gòu)。這樣，也能夠考慮使用者預(yù)定的行動(dòng)，更加可靠地使燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行。
實(shí)施形態(tài)8圖13是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。實(shí)施形態(tài)8形成能夠在實(shí)施形態(tài)7的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19就CO2發(fā)生量進(jìn)行比較之后決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的結(jié)構(gòu)。也就是第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20對(duì)熱量值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的熱量值由燃料電池13提供給蓄熱機(jī)構(gòu)27時(shí)發(fā)生的CO2量進(jìn)行計(jì)算。第2計(jì)算機(jī)構(gòu)21對(duì)熱量值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的熱量值由燃料電池13提供時(shí)提供給電力負(fù)荷14的電力量進(jìn)行計(jì)算，并且計(jì)算電力系統(tǒng)提供該電力量的情況下發(fā)生的CO2量。第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22對(duì)燃料電池13、燃料生成裝置11等燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的CO2量進(jìn)行計(jì)算。第4計(jì)算機(jī)構(gòu)36對(duì)熱量值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的熱量值由熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供的情況下發(fā)生的CO2量進(jìn)行計(jì)算。
因而，實(shí)施形態(tài)8的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和表示燃料電池系統(tǒng)的控制流程的前半部分的流程圖與實(shí)施形態(tài)7的圖10和圖11相同，因此省略其說明。
下面對(duì)燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分進(jìn)行說明。
如圖13所示，在步驟S216B，第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20利用式(7)根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的熱回收效率EWH計(jì)算在燃料電池13發(fā)電供應(yīng)的情況下熱量值數(shù)據(jù)從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間的每一分鐘的熱量值Ht的，發(fā)電需要的原料氣體量QGFCHt。然后，利用式(8B)，根據(jù)每單位原料氣體的CO2發(fā)生量BGFCB計(jì)算從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間燃料電池系統(tǒng)發(fā)電提供電力并供熱的情況下發(fā)生的CO2發(fā)生量BFCHt，以從T2到T3對(duì)BFCHt進(jìn)行累計(jì)的值作為燃料電池發(fā)電的CO2發(fā)生量BFCH。
BFCHt＝QGFCHt·BGFCB……(8B)在步驟S217B，第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22計(jì)算出燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的CO2量，作為燃料電池啟動(dòng)的CO2發(fā)生量BFCS。而且，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20輸出的燃料電池的CO2發(fā)生量BFCH和第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22輸出的燃料電池啟動(dòng)CO2發(fā)生量BFCS相加作為第2燃料電池CO2發(fā)生量BEC2。
在步驟S218B，第4計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)的熱效率EH，利用式(9)計(jì)算出熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供熱量值Ht的情況下所需要的熱供應(yīng)系統(tǒng)熱量QGHt。然后，根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)35的每單位熱量的CO2發(fā)生量BGHB，利用式(10B)計(jì)算出熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供Ht的情況下發(fā)生的CO2量BHt，以從T2到T3對(duì)BHt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為熱供應(yīng)系統(tǒng)發(fā)生的CO2量BH。
BHt＝QGHt·BGHB……(10B)在步驟S219B，第2計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)發(fā)電效率EWE利用式(11)計(jì)算燃料電池系統(tǒng)發(fā)電并提供熱量值數(shù)據(jù)的從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3的每一分鐘的熱量值Ht的情況下發(fā)生的電度值WFCt，利用式(12B)計(jì)算電力系統(tǒng)提供WFCt的情況下的CO2發(fā)生量BEt，以從T2到T3對(duì)BEt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為電力系統(tǒng)CO2發(fā)生量BE。
BEt＝WFCt·BEB……(12B)在步驟S220B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將電力系統(tǒng)的CO2發(fā)生量BE與熱供應(yīng)系統(tǒng)的CO2發(fā)生量BH之和，同燃料電池系統(tǒng)的CO2發(fā)生量BFC2加以比較。如果BFC2小于BE+BH，則進(jìn)入步驟S221B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3，在步驟S223B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1使燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)。另一方面，如果BFC2大于BE+BH，則進(jìn)入步驟S222B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19取消啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的假定，即禁止在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1啟動(dòng)燃料電池，在步驟S224B，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T中代入運(yùn)行停止預(yù)定時(shí)刻T3，從接著圖13的VI的圖11的VI返回步驟S207，反復(fù)進(jìn)行以后的步驟。
利用本實(shí)施形態(tài)的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作，在熱電聯(lián)供的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行熱跟蹤運(yùn)行時(shí)，能夠反映被減少的電力系統(tǒng)的CO2發(fā)生量，從而能夠在對(duì)防止地球溫室化作出貢獻(xiàn)的情況下使燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行。
實(shí)施形態(tài)9圖14是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)9的燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分的流程圖。實(shí)施形態(tài)9形成能夠在實(shí)施形態(tài)7的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19就成本進(jìn)行比較之后決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的結(jié)構(gòu)。也就是第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20對(duì)熱量值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的熱量值由燃料電池13提供給蓄熱機(jī)構(gòu)27時(shí)發(fā)生的成本進(jìn)行計(jì)算。第2計(jì)算機(jī)構(gòu)21對(duì)熱量值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的熱量值由燃料電池13提供時(shí)燃料電池13提供給電力負(fù)荷14的電力量進(jìn)行計(jì)算，并且計(jì)算電力系統(tǒng)提供該電力量的情況下發(fā)生的成本。第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22對(duì)燃料電池13、燃料生成裝置11等燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的成本進(jìn)行計(jì)算。第4計(jì)算機(jī)構(gòu)36對(duì)熱量值數(shù)據(jù)的規(guī)定的時(shí)段的熱量值由熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供的情況下發(fā)生的成本進(jìn)行計(jì)算。
因而，實(shí)施形態(tài)9的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和表示燃料電池系統(tǒng)的控制流程的前半部分的流程圖與實(shí)施形態(tài)7的圖10和圖11相同，因此省略其說明。
下面對(duì)燃料電池系統(tǒng)的控制流程的后半部分進(jìn)行說明。
如圖14所示，在步驟S216C，第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20利用式(7)根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的熱回收效率EWH計(jì)算在燃料電池13發(fā)電供應(yīng)的情況下熱量值數(shù)據(jù)從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間的每一分鐘的熱量值Ht的，發(fā)電需要的原料氣體量QGFCHt。然后，利用式(8B)，根據(jù)每單位原料氣體的計(jì)量費(fèi)用CGFCB計(jì)算從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3之間燃料電池系統(tǒng)發(fā)電提供電力并供熱的情況下發(fā)生的成本CFCHt，以從T2到T3對(duì)CFCHt進(jìn)行累計(jì)的值作為燃料電池發(fā)電成本CFCH。
CFCHt＝QGFCHt·CGFCB……(8C)在步驟S127C，第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22計(jì)算燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的成本，作為燃料電池啟動(dòng)的成本CFCS。而且，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將第1計(jì)算機(jī)構(gòu)20輸出的燃料電池的成本CFCH和第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22輸出的燃料電池啟動(dòng)成本CFCS相加作為第2燃料電池的成本CFC2。
在步驟S218C，第4計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)的熱效率EH，利用式(9)計(jì)算出熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供熱量值Ht的情況下所需要的熱供應(yīng)系統(tǒng)熱量QGHt。然后，根據(jù)熱供應(yīng)系統(tǒng)的計(jì)量費(fèi)用CGHB，利用式(10C)計(jì)算熱供應(yīng)系統(tǒng)35提供Ht的情況下發(fā)生的成本CHt，以從T2到T3對(duì)CHt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為熱供應(yīng)系統(tǒng)的成本CH。
此CHt＝QGHt·CGHB……(10C)在步驟S219C，第2計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)發(fā)電效率EWE利用式(11)計(jì)算燃料電池系統(tǒng)發(fā)電并提供熱量值數(shù)據(jù)的從發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2到停止預(yù)定時(shí)刻T3的每一分鐘的熱量值Ht的情況下發(fā)電的電度值WFCt，由式(12C)計(jì)算電力系統(tǒng)提供WFCt的情況下的成本CEt，以從T2到T3對(duì)CEt進(jìn)行累計(jì)得到的值作為電力系統(tǒng)的成本CE。
CEt＝WFCt·CEB……(12C)在步驟S220C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將電力系統(tǒng)的成本CE與熱供應(yīng)系統(tǒng)的成本CH之和，同燃料電池系統(tǒng)的成本CFC2加以比較。如果CFC2小于CE+CH，則進(jìn)入步驟S221C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3，在步驟S223C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1使燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)。另一方面，如果CFC2大于CE+CH，則進(jìn)入步驟S222C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19取消啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的假定，即禁止在啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1啟動(dòng)燃料電池，在步驟S224C，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19在時(shí)刻T中代入運(yùn)行停止預(yù)定時(shí)刻T3，從接著圖14的VI的圖11的VI返回步驟S207，反復(fù)進(jìn)行以后的步驟。
利用本實(shí)施形態(tài)的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作，在熱電聯(lián)供的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行熱跟蹤運(yùn)行時(shí)，能夠反映被減少的電力系統(tǒng)的成本，從而能夠在更經(jīng)濟(jì)的條件下使燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行。
實(shí)施形態(tài)10圖15是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)10的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。大約與實(shí)施形態(tài)4相同的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)以相同的符號(hào)，并省略其說明。
本實(shí)施形態(tài)的燃料電池系統(tǒng)是在圖6的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上增加在燃料電池啟動(dòng)時(shí)直接或間接檢測(cè)支配燃料電池的啟動(dòng)速度的部位的溫度的溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)。在這里，具備燃料生成裝置11的燃料生成裝置溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)41。或在燃料電池13具備燃料電池溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)也能夠得到相同的效果。
下面對(duì)如上所述構(gòu)成的實(shí)施形態(tài)10說明燃料電池啟動(dòng)開始之前的動(dòng)作。圖16是燃料電池系統(tǒng)的控制流程前半部分的流程圖。在圖16中，步驟S301～S308與實(shí)施形態(tài)1、即圖2的步驟S1～S6相同，其說明省略。
在步驟S309，第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22根據(jù)燃料生成裝置溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)41在當(dāng)前時(shí)刻T0檢測(cè)出的檢測(cè)溫度K0判斷啟動(dòng)模式。在這里，檢測(cè)溫度K0高于規(guī)定的溫度KF的情況下，判定啟動(dòng)模式為短期啟動(dòng)模式，在小于KF的情況下判定為長(zhǎng)期啟動(dòng)模式。還有，燃料生成裝置11和燃料電池13的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1的溫度可以根據(jù)作為外部空氣溫度和從當(dāng)前時(shí)刻T0到啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1的時(shí)間的函數(shù)的放熱量推測(cè)。在這里，為了判別啟動(dòng)模式，也可以將使用這些函數(shù)推測(cè)的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1的燃料生成裝置11的溫度(啟動(dòng)時(shí)的溫度)K1和規(guī)定溫度KF加以比較?；蝾A(yù)先制作將檢測(cè)溫度K0和外部氣體溫度的溫度差與從當(dāng)前時(shí)刻T0到啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1的時(shí)間作為變數(shù)的啟動(dòng)模式對(duì)應(yīng)表存儲(chǔ)于第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22，第3計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)啟動(dòng)模式對(duì)應(yīng)表選擇啟動(dòng)模式?；虻?計(jì)算機(jī)構(gòu)22根據(jù)啟動(dòng)時(shí)的溫度K1和發(fā)電開始時(shí)需要的溫度(發(fā)電開始溫度)K2的溫度差，計(jì)算出啟動(dòng)所需時(shí)間TS。
步驟S310-1中，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19將相應(yīng)于各啟動(dòng)模式預(yù)先設(shè)定的啟動(dòng)所需時(shí)間TS(例如長(zhǎng)期啟動(dòng)模式為60分鐘，短期啟動(dòng)模式為30分鐘)與時(shí)刻T相加，假定為發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2。
在步驟S310-2，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2代入T。
在步驟S310-3，運(yùn)行控制機(jī)構(gòu)19判斷從T到規(guī)定時(shí)間X1(例如30分鐘)后為止的電度值Wt(WT～WT+30為止的30個(gè))的Y1％以上(例如80％，24個(gè)以上)是否為燃料電池系統(tǒng)的最低發(fā)電量Wmin以上。如果判斷為是，就進(jìn)入步驟S311。如果判斷為否，就在步驟S310-4，將T起(啟動(dòng)所需時(shí)間TS-1分鐘)以前的時(shí)刻作為T，然后返回步驟S306。
在步驟S311～S313，與實(shí)施形態(tài)1、即圖2的步驟S8～S10相同，省略其說明。
如上所述進(jìn)行假定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3之后，進(jìn)入連接圖16的VII的圖17的VII以后的步驟，考慮消耗的一次能源的量，決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3。
具體地說，與實(shí)施形態(tài)4、即圖7的步驟S111A～S120A相同，省略其說明。
但是，在步驟S112A中，第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22根據(jù)啟動(dòng)所需時(shí)間TS或啟動(dòng)模式，計(jì)算或決定使燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)消耗的一次能源的量，作為燃料電池啟動(dòng)一次能源的量AFCS。
利用本實(shí)施形態(tài)的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作，能夠得到實(shí)施形態(tài)4所述的效果，同時(shí)，根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的溫度狀態(tài)，能夠預(yù)測(cè)、計(jì)算啟動(dòng)所需時(shí)間TS和燃料電池啟動(dòng)一次能源的量AFCS，因此，能夠在使燃料電池運(yùn)行時(shí)進(jìn)一步抑制能源的浪費(fèi)。
還有，在假定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3之后，也可以在圖17的VII以后的步驟，利用與實(shí)施形態(tài)5、即圖8的步驟S111B～S120B相同的動(dòng)作，考慮發(fā)生的CO2的量也可以決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3。但是，在步驟S112B，第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22根據(jù)啟動(dòng)所需時(shí)間TS或啟動(dòng)模式計(jì)算或決定燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的CO2量，將其作為燃料電池啟動(dòng)的CO2發(fā)生量BFCS。
借助于此，能夠得到實(shí)施形態(tài)5所述的效果，同時(shí)根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的溫度狀態(tài)預(yù)測(cè)、計(jì)算啟動(dòng)所需時(shí)間TS和燃料電池啟動(dòng)的CO2發(fā)生量BFCS，因此能夠在燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)抑制CO2發(fā)生量，從而對(duì)防止地球溫室化作出貢獻(xiàn)。
又，可以在假定了燃料電池的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3之后，在圖17的VII以后的步驟中，利用與實(shí)施形態(tài)6、即圖9的步驟S111C～S120C相同的動(dòng)作，考慮成本決定啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3。但是，在步驟S112C，第3計(jì)算機(jī)構(gòu)22根據(jù)啟動(dòng)所需時(shí)間TS或啟動(dòng)模式計(jì)算或決定燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)所需的成本，以其為燃料電池啟動(dòng)成本CFCS。
以此能夠得到實(shí)施形態(tài)6所述的效果，同時(shí)根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的溫度狀態(tài)，能夠預(yù)測(cè)并計(jì)算啟動(dòng)所需時(shí)間TS和燃料電池啟動(dòng)成本CFCS，因此能夠在更經(jīng)濟(jì)的條件下使燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行。
在這里，所謂控制裝置不僅是單獨(dú)的控制裝置，而且還意味著多個(gè)控制裝置協(xié)同動(dòng)作進(jìn)行控制的控制裝置群。因此，控制裝置23也可以不必由單獨(dú)的控制裝置構(gòu)成，而采用多個(gè)控制裝置分散配置，使他們協(xié)同工作對(duì)燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)作進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)。
還有，發(fā)電效率EWE、熱回收效率EWH、每單位原料氣體的一次能源的量AGFCB、每單位電力的一次能源的量AEB、每單位原料氣體的CO2發(fā)生量BGFCB、每單位電力的CO2發(fā)生量BEB、原料氣體的計(jì)量費(fèi)用CGFCB、電力系統(tǒng)的電表計(jì)量費(fèi)用CEB、燃料電池啟動(dòng)的一次能源的量AFCS、燃料電池啟動(dòng)的CO2發(fā)生量BFCS、燃料電池啟動(dòng)成本CFCS、熱供應(yīng)系統(tǒng)35的每單位熱量的一次能源的量AGHB、熱供應(yīng)系統(tǒng)35的每單位熱量的CO2發(fā)生量BGHB、熱供應(yīng)系統(tǒng)的計(jì)量費(fèi)用CGHB、熱供應(yīng)系統(tǒng)熱效率EH以及啟動(dòng)所需時(shí)間TS也可以在控制裝置23中預(yù)先設(shè)定，或者也可以在控制裝置23中具備輸入機(jī)構(gòu)(未圖示)，使其能夠進(jìn)行輸入，能夠在控制裝置23內(nèi)的使用這些數(shù)據(jù)的各機(jī)構(gòu)中進(jìn)行存儲(chǔ)、更新。
又，每單位原料氣體的一次能源的量AGFCB也可以是以AEB石油換算的重量單位，又可以是熱量單位。
單位原料氣體的CO2發(fā)生量BGFCB可以是以石油換算的重量單位，也可以是熱量單位。
每單位電力的CO2發(fā)生量BEB可以根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備的種類，發(fā)電設(shè)備和供電設(shè)備的熱效率預(yù)先算出，或從電力公司得到。
還有，電度值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)18和熱量值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)34為了建立電度值數(shù)據(jù)和熱量值數(shù)據(jù)，有必要在電度值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)17和熱量值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)33中存儲(chǔ)電度值和熱量值。該存儲(chǔ)通常需要從電度值和熱量值檢測(cè)開始后半個(gè)月到一個(gè)月的時(shí)間，因此，利用運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行的，啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻T1、發(fā)電開始預(yù)定時(shí)刻T2和停止預(yù)定時(shí)刻T3的決定是在熱量電池系統(tǒng)設(shè)置后半個(gè)月到1個(gè)月之后。或者也可以在燃料電池系統(tǒng)設(shè)置之前預(yù)先檢測(cè)供應(yīng)對(duì)象的電度值和熱量值，將該履歷預(yù)先存儲(chǔ)于電度值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)17和熱量值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)33。
根據(jù)上述說明，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以明白本發(fā)明的各種改良和其他實(shí)施形態(tài)。從而，上述說明只能解釋為例子，其目的是對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員說明執(zhí)行本發(fā)明的最佳形態(tài)。可以在不脫離本發(fā)明的精神的條件下對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其功能的詳細(xì)情況作實(shí)質(zhì)性的變更。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明對(duì)于能夠考慮能源資源、環(huán)境負(fù)荷或經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行運(yùn)行的燃料電池系統(tǒng)和燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)是有用的。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，具備燃料電池、檢測(cè)燃料電池系統(tǒng)的供應(yīng)對(duì)象使其發(fā)生的電力負(fù)荷或熱負(fù)荷的負(fù)荷值的負(fù)荷值檢測(cè)機(jī)構(gòu)、存儲(chǔ)所述負(fù)荷值檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)出的所述負(fù)荷值履歷的負(fù)荷值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、以及根據(jù)所述負(fù)荷值的履歷預(yù)測(cè)今后能發(fā)生的負(fù)荷值，以該預(yù)測(cè)負(fù)荷值作為負(fù)荷值數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的負(fù)荷值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)，根據(jù)所述負(fù)荷值數(shù)據(jù)決定所述燃料電池的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)荷值是所述燃料電池系統(tǒng)的電力供應(yīng)對(duì)象的電力負(fù)荷即電度值，所述負(fù)荷值數(shù)據(jù)是電度值數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備計(jì)算消耗于電力供應(yīng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本的計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)規(guī)定的時(shí)段的所述電度值數(shù)據(jù)，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)的情況下和利用電力系統(tǒng)進(jìn)行電力供應(yīng)的情況下的，各所述一次能源的量、所述二氧化碳量、或所述成本，比較所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算值，在利用電力系統(tǒng)進(jìn)行電力供應(yīng)的情況下的計(jì)算值比較大時(shí)，將所述時(shí)段的開始時(shí)刻作為所述啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻決定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)考慮消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)的情況下的，消耗于電力供應(yīng)中消耗的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)所述燃料電池的溫度，計(jì)算消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備從原料生成含氫燃料的燃料生成裝置，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)考慮消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)的情況下的，消耗于電力供應(yīng)中的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)所述燃料生成裝置的溫度，計(jì)算消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備輸入機(jī)構(gòu)，利用所述輸入機(jī)構(gòu)，可以從一次能源、二氧化碳、和成本中選擇所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算項(xiàng)目。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備顯示機(jī)構(gòu)，利用所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算值，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)的情況下和利用電力系統(tǒng)進(jìn)行電力供應(yīng)的情況下的，一次能源的量、二氧化碳量、和成本中的任一項(xiàng)的差值，所述顯示機(jī)構(gòu)顯示該差值。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備回收所述燃料電池的廢熱加以貯存的蓄熱機(jī)構(gòu)以及將所述蓄熱機(jī)構(gòu)貯存的熱量向外部供應(yīng)的熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)還根據(jù)所述時(shí)段的所述電度值數(shù)據(jù)，計(jì)算利用所述蓄熱機(jī)構(gòu)回收的熱量、在利用外部熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)供應(yīng)該熱量的情況下在該熱量的供應(yīng)上消耗的一次能源的量、由其發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本，以此計(jì)算利用所述燃料電池供應(yīng)電力和熱量的情況下以及利用電力系統(tǒng)和外部熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)供應(yīng)電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的各所述一次能源的量、所述二氧化碳量或所述成本，比較所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算值，在利用電力系統(tǒng)和外部熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的計(jì)算值比較大時(shí)，將所述時(shí)段的開始時(shí)刻作為所述啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻決定。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻在每一規(guī)定的更新時(shí)間進(jìn)行更新。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備顯示機(jī)構(gòu)，所述顯示機(jī)構(gòu)顯示所述啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示機(jī)構(gòu)顯示過去的運(yùn)行履歷。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備回收所述燃料電池的廢熱加以貯存的蓄熱機(jī)構(gòu)、將所述蓄熱機(jī)構(gòu)貯存的熱量向外部供應(yīng)的熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)、以及檢測(cè)所述蓄熱機(jī)構(gòu)的蓄熱量的蓄熱量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述負(fù)荷值是所述燃料電池系統(tǒng)的熱供應(yīng)對(duì)象的熱負(fù)荷即熱量值，所述負(fù)荷值數(shù)據(jù)是熱量值數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備計(jì)算消耗于熱供應(yīng)和電力供應(yīng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本的計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)所述時(shí)段的所述熱量值數(shù)據(jù)，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下和利用電力系統(tǒng)和外部熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的，各所述一次能源的量、所述二氧化碳量、或所述成本，比較所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算值，在利用所述電力系統(tǒng)和外部熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的計(jì)算值比較大時(shí)，將所述時(shí)段的開始時(shí)刻作為所述啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻決定。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)考慮消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的，消耗于電力供應(yīng)和熱供應(yīng)中消耗的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)所述燃料電池的溫度，計(jì)算消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備從原料生成含氫燃料的燃料生成裝置，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)考慮消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的，消耗于電力供應(yīng)和熱供應(yīng)中的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)所述燃料生成裝置的溫度，計(jì)算消耗于所述燃料電池的啟動(dòng)的一次能源的量、因此發(fā)生的二氧化碳量、或消耗于其中的成本。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備輸入機(jī)構(gòu)，利用所述輸入機(jī)構(gòu)，可以從一次能源、二氧化碳、和成本中選擇所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算項(xiàng)目。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備顯示機(jī)構(gòu)，利用所述計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算值，計(jì)算利用所述燃料電池進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下和利用電力系統(tǒng)和外部熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電力供應(yīng)和熱供應(yīng)的情況下的，一次能源的量、二氧化碳量、和成本中的任一項(xiàng)的差值，所述顯示機(jī)構(gòu)顯示該差值。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備回收所述燃料電池的廢熱加以貯存的蓄熱機(jī)構(gòu)、將所述蓄熱機(jī)構(gòu)貯存的熱量向外部供應(yīng)的熱供應(yīng)機(jī)構(gòu)、檢測(cè)所述蓄熱機(jī)構(gòu)的蓄熱量的蓄熱量檢測(cè)機(jī)構(gòu)、以及選擇機(jī)構(gòu)，利用所述選擇機(jī)構(gòu)，從所述燃料電池系統(tǒng)的熱供應(yīng)對(duì)象的熱負(fù)荷即熱量值或所述燃料電池系統(tǒng)的電力供應(yīng)對(duì)象的電力負(fù)荷即電度值，選擇所述負(fù)荷值，通過該選擇從電度值數(shù)據(jù)或熱量值數(shù)據(jù)選擇所述負(fù)荷值數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)荷值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)區(qū)別宅中有人和無人而存儲(chǔ)所述負(fù)荷值，利用所述選擇機(jī)構(gòu)可以從根據(jù)宅中有人時(shí)的所述電度值數(shù)據(jù)的決定、根據(jù)宅中無人時(shí)的所述電度值數(shù)據(jù)的決定、根據(jù)宅中有人時(shí)的所述熱量值數(shù)據(jù)的決定、根據(jù)宅中無人時(shí)的所述熱量值數(shù)據(jù)的決定中任意選擇所述燃料電池的啟動(dòng)預(yù)先時(shí)刻的決定。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備能夠任意設(shè)定所述燃料電池的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻的運(yùn)行時(shí)刻設(shè)定機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，具備燃料電池(13)、檢測(cè)燃料電池系統(tǒng)的供應(yīng)對(duì)象(14)使其發(fā)生的電力負(fù)荷或熱負(fù)荷的負(fù)荷值的負(fù)荷值檢測(cè)機(jī)構(gòu)(16)、存儲(chǔ)所述負(fù)荷值檢測(cè)機(jī)構(gòu)(16)檢測(cè)出的所述負(fù)荷值的履歷的負(fù)荷值存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(17)、以及根據(jù)所述負(fù)荷值的履歷預(yù)測(cè)今后能發(fā)生的負(fù)荷值，以該預(yù)測(cè)負(fù)荷值作為負(fù)荷值數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的負(fù)荷值預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)(18)，根據(jù)所述負(fù)荷值數(shù)據(jù)決定所述燃料電池(13)的啟動(dòng)預(yù)定時(shí)刻。
文檔編號(hào)H01M8/06GK1706060SQ200480001350
公開日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2004年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月25日
發(fā)明者田中良和, 西川隆, 尾關(guān)正高, 中村彰成 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社